Telescópios André Luiz da Silva Jorge Honel Minicurso de

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1 Telescópios André Luiz da Silva Jorge Honel Minicurso de
Introdução à Astronomia Centro de Divulgação da Astronomia Observatório Dietrich Schiel Telescópios André Luiz da Silva Jorge Honel Observatório Dietrich Schiel /CDCC/USP Imagem de fundo: céu de São Carlos na data de fundação do observatório Dietrich Schiel (10/04/86, 20:00 TL) crédito: Stellarium

2 Por que precisamos de telescópios?

3 o olho Crédito da imagem:

4 Pupila e iris Crédito da imagem:

5 Linha de Tempo do Nascimento do Telescópio
Mercadores bizantinos introduzem a arte do vidro no Império Romano O vidro surge no Egito, na Síria e Mesopotâmia 3 500 AC Para termos um telescópio nos precisamos de lentes e as lentes são feitas de vidro. Em termos históricos os registros arqueológicos indicam a região do Egito, Síria e Mesopotâmia como locais onde o vidro foi encontrado. Uma quantidade maior está registrada no Egito. A data corresponde a achados a partir do ano de 3500AC. A técnica de fabricação difundiu-se e os mercadores fenícios tornaram-se bom fabricantes do vidro. Conta uma história que uma embarcação fenícia ao aportar na costa, preparou a refeição na areia e devido a fogueira do cozimento misturada com areia formou um líquido viscoso que depois solidificou-se. Apesar de várias fontes para o surgimento do vidro, o fato é que ele se disseminou e propagou-se para os mercadores bizantinos do Império Romano do Oriente e com as novas rotas de comércio com os mercadores venezianos, os métodos de produção desse material vítreo transferiram-se para a Itália. Créditos Mapa do império bizantino Mapa do Egito Tigela de vidro romana, II ou começo do III século depois de Cristo, espessura da parede em torno de 1 mm de forma aredondada e razoavelmente produnda com a borda cortada e polida, pequena base e um pequeno aspecto de iridiscência, utensílio intacto. Altura 6,3 cm e diâmetro do anel de 7,3 cm.

6 Linha de Tempo do Nascimento do Telescópio
Um frade fábrica os primeiros cristais para a visão em um monastério de Pisa, Itália A Salvino D´Amato atribui-se a invenção do óculos 1280 1284 1352 Na cidade de Pisa, em 1280, um frade num monastério fabrica os primeiros vidros transparentes os assim chamados cristais e desse modo podendo fazer placas, blocos, vidros côncavos e vidros convexos. Com uma boa transparência. Um empirismo no uso desses vidros especiais, eles se demonstram úteis para a correção de problemas visuais e atribui-se ao italiano Salvino D’Amato a invenção dos óculos. Apesar de não se conhecer a fundo como esses vidros esféricos funcionam, seu uso torna-se cada vez mais usual. Isso nós podemos perceber num retrato de Hugh de Provença em que Hugh está usando óculos durante uma leitura ou escrita num retrato feito por Tomaso da Modena. Para as pessoas com problemas visuais essas lente são uma solução a suas limitações visuais. Crédito da Imagem Detalhe de um retrato de Hugh de Provença, pintado por Tomaso da Modena

7 Linha de Tempo do Nascimento do Telescópio
1540 Em 1540, na obra “De la pirotechnia” Biringuccio adquire uma vasta experiência em metalurgia e publica o primeiro livro sobre esse assunto. No livro há uma seção sobre a construção de espelhos planos e côncavos, a despeito de as propriedades ópticas serem julgadas incompreensíveis ou miraculosas. O conhecimento do manuseio e fundição para a preparação do vidro não fica limitado a Itália e a técnica desloca-se para a Alemanha e a Holanda. Créditos VANNOCCIO BIRINGUCCIO, De la pirotechnia ..., Venice, 1540 Istituto e Museo di Storia della Scienza, Library, GEO 167 Biringuccio adquire uma vasta experiência em metalurgia e publica o primeiro livro sobre esse assunto. No livro há uma seção sobre a construção de espelhos planos e côncavos, a despeito de as propriedades ópticas serem julgadas incompreensíveis ou miraculosas. DVANNOCCIO BIRINGUCCIO, De la pirotechnia , Veneza

8 Linha de Tempo do Nascimento do Telescópio
O pedido de patente 1570–Setembro 1619 Crianças brincado com lentes De um Aprendiz De experimentação própria Cópia de outro artífice Pedido de Patente Manter o segredo Exclusividade de produção Pensão anual 1608 A Hans Lipperhey atribui-se a invenção do telescópio conforme o seu pedido de patente em 25 de Setembro de 1608, um instrumento que amplia a imagem de objetos distantes e produzido por esse artífice de óculos da cidade de Middelburg, quando ele solicitou aos Estados Gerais da Holanda para ter direitos exclusivos na produção desse instrumento por trinta anos e direito a uma pensão do Estado. Conta a história que crianças brincado na sua oficina tenham relatado ver uma torre ampliada após combinarem duas lentes, ou ainda que um aprendiz tenha descrito tal circunstância de ampliar objetos distantes ou que ainda ele a tenha copiado de outro fabricante de lentes. A patente não foi concedida ao que parece pois outros artífices reivindicaram a confecção de instrumentos com o mesmo desempenho que o de Lipperhey. Na ocasião o instrumento tinha objetivos militares tanto que Lipperhey fez uma demonstração ao Príncipe de Nassau Creditos Imagem de Hans lipperhey PIERRE BOREL, De vero telescopii inventore ..., The Hague, 1655 Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, Magl Minuta do Pedido de patene A Hans Lipperhey atribui-se a invenção do telescópio

9 ? Linha de Tempo do Nascimento do Telescópio 1608
1608 Durante a analise do pedido de patente de Lipperhey, em outubro de 1608 surge pedidos similares de James Metius de Alkamar e de Zacharias Jansen de Middelburg ambos artífices na produção de lentes e seus possíveis usos. Desse modo a patente não é concedida a Lipperhey. O interesse dos Estados Gerais da Holanda é que na verdade, seja produzido um sistema binocular para uso militar. Tal empreitada é pedida a Metius e Lipperhey com um equipamento de funcionamento muito melhor que os instrumentos que eles apresentaram eles recebem os devidos honorários por seus esforços para o novo equipamento. Zacharias Jansen atribui-se a invenção do microscópio composto e esse instrumento também está cercado de outros possíveis inventores. Ao que parece o equipamento desenvolvido por Jansen era melhor que os dois outros solicitantes. O fato é que o instrumento é composto por um tubo com uma lente convergente para correção da presbiopia de um lado como objetiva e do outro lado uma lente divergente empregada para a correção de miopia. Devido a simplicidade desse dispositivo reforça-se a não concessão de patente. Em decorrência dessa simplicidade o instrumento é facilmente propagado pela Europa e artefatos semelhantes são encontrados na Alemanha e na França. O segredo solicitado por Lipperhey não fica limitado a Holanda. Creditos Portrait of S. Janssen (P. Borel, De vero telescopii inventore, 1655) Em Holanda comemorou os 400 anos de aniversário do telescópio, honrando Zacarias Jansen e Hans Lipperhey como seus dois inventores A Zacharias Jansen atribui-se a invenção do microscópio composto. James Metius A PATENTE não é concedida devido a simplicidade do instrumento

10 Thomas Harriot (1560 – 2 de Julho de 1621)
Inglês natural de Oxford, ele foi astrônomo, matemático, etnográfico e tradutor. A ele atribui-se a introdução da batata na Inglaterra e na Irlanda. Pesquisadores descobriram em sua documentação pessoal registros de observações da Lua e do Sol numa data anterior as primeiras observações astronômicas de Galileu Galilei. Apesar das grandes descobertas encontradas na documentação pessoal de Harriot, ele nunca manifestou o interesse de torná-las públicas uma postura completamente diferente da tomada por Galileu Galilei. Ele graduou-se na Universidade de Oxford e efetuou viagens a America em expedições financiadas por Sir Walter Raleigh. Após o seu retorno ele trabalhou para Earl of Northumberland. Na casa dos Earl´s ele tornou-se um prolífico matemático e astrônomo. Créditos Lua -26 de julho de 1609 Dezembro de 1610 Lua – 26 de Julho de 1609 Dezembro de 1610

11 GIOVAN BATTISTA DELLA PORTA, Carta a Federico Cesi, 28 Agosto 1609
Em 1609 numa carta destinada ao Príncipe Frederico de Cesi, fundador e presidente da Academia do Liceu, de Giovan Battista Della Porta. Ele relata seus estudos sobre lentes e espelhos e comenta sobre um instrumento de origem holandesa o “spyglass”, ao qual ele tem a oportunidade de ter um em mãos e o descreve com certo detalhe. A impressão Della Porta não é das melhores e ele considera o instrumento um embuste. Carta 2_1_6_800.jpg GIOVAN BATTISTA DELLA PORTA, Letter to Federico Cesi, 28 August 1609 Accademia dei Lincei, Library, Rome, Mss. n. 12, f. 326 Facsimile Esquema GIOVAN BATTISTA DELLA PORTA, Carta a Federico Cesi, 28 Agosto 1609

12 Galileu e seu "perspicillum" (1609)
Galileu Galilei ( 15 Fevereiro 1564 a 8 Janeiro 1642) foi um importante cientista da Renascença e ele recebeu noticias sobre um famoso instrumento de origem holandesa que ampliava a imagem de objetos distantes e era composto por uma lente convergente e uma lente divergente devidamente dispostas entre si. De posse dessas informações ele fez um telescópio que aumentava 3 vezes seguido de um com 8 vezes e depois fez outro telescópio que aumentava 20 vezes e, em Janeiro de 1610 fez outro telescópio bem melhor e que aumentava 30 vezes. No pedestal está dois telescópios sendo que o inferior feito de couro e madeira pertence a Galileu, o telescópio superior é atribuído a Galileu e confeccionado em madeira e papel . Na elipse no seu centro está a objetiva quebrada do telescópio de Galileo que tem uma ampliação de 20 vezes quando combinada com a ocular que não é original e foi substituída no século XIX.. King, Henry C. The History of the Telescope, Dover Publications, Inc. New York , p.36 Créditos Retrato de Galileu Galilei © Kepler de Souza Oliveira Filho Pedestal Elipse 2_2_5_800.jpg GALILEO GALILEI, Objective lens, Padua, late 1609 Glass Istituto e Museo di Storia della Scienza, inv. 2429 Em março de 1610 Galileu enviou a Cosimo II da Toscanea uma cópia do Sidereus Nuncius e o telescópio usado para as suas primeiras descobertas astronômicas. Desse instrumento somente restou a objetiva. A lente da ocular foi perdida e foi substituída no século XIX. A objetiva quebrada ocorreu durante a vida de Galileu. Lente Quebrada Galileu Galilei (15 Fevereiro 1564 – 8 Janeiro 1642)

13 Galileu e seu "perspicillum"
A objetiva O funcionamento No texto do Sidereus Nuncius Galileu afirma que melhorou o funcionamento do telescópio com seus conhecimentos de óptica. Mas os caminhos do raios de luz através das lentes demonstra um conhecimento empírico de como o seu perspicillum funciona. A foto do instrumento cuja objetiva convergente tem uma distância focal de 980mm e uma abertura de 15 mm e uma ocular com uma lente divergente plano côncava permite um aumento de vinte vezes. O instrumento é confeccionado em couro e madeira. Alguns detalhes da objetiva podem ser apreciados e são de fácil montagem e desmontagem o que facilitou Galileu apresentar como o instrumento é constituído ao Príncipe de Cosimo II da Toscania. Créditos Esquema de como o Telescópio funciona 2_2_4_800.jpg GALILEO GALILEI, Sidereus nuncius, Venice, 1610 Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, Pal. 1200/23 Facsimile No texto do Sidereus Nuncius Galileu afirma que melhorou o funcionamento do telescópio com seus conhecimentos de óptica. Mas os caminhos do raios de luz através das lentes demonstra um conhecimento empírico de como o seu perspicillum funciona. Imagem do Telescópio 2_2_6_800.jpg GALILEO GALILEI, Telescope, Florence, c Istituto e Museo di Storia della Scienza, inv. 2428 Imagem do seu telescópio feito de couro, madeira e vidro. Esse instrumento foi enviado ao Príncipe Cosimo II da Toscania para compravar as observações registradas no livro Sidereus Nuncius e a ele prometu um instrumento ainda melhor e de fato o fez quando chegou a Corte da Toscania Réplica em corte da Objetiva 2_2_8a_800.jpg Exploded replica of Galileo's telescope Jim & Rhoda Morris O telescópio de Galileu era fácil de ser desmontado para mostrar a simplicidade de seus componentes. A réplica mostra como era disposta a objetiva e suas fixações. Diversas fotos do aspecto da montagem da objetiva do perspicillum com aumento de 20 vezes P0_4_800.jpgG. Galilei, Presentation telescope, c (IMSS, inv. 2428) P2_8_B_800.jpg G. Galilei, Open objective of leather telescope, c (IMSS, inv. 2428) P2_8_A_800.jpg G. Galilei, Open objective of leather telescope, c (IMSS, inv. 2428) Perspicillum f=980mm e A=15mm M=20x (1609)

14 Mensageiro das Estrelas
O livro “Mensageiro das Estrelas” de Galileu Galilei foi o primeiro tratado científico publicado por ele baseado em suas observações através de um telescópio. Esse tratado contém resultados das observações da Lua, de estrelas, das luas de Júpiter. Crédito Sidereus Nuncius

15 a palavra Telescópio Telescópio Do Grego - téle – longe
14 de Abril 1611 – durante um banquete Foi introduzida Johann Demisiani de Cefalônia A palavra telescópio aparece pela primeira vez escrita na obra: Lunar Phenomena de Julius Caesar Lagalla em 1612 Telescópio Do Grego - téle – longe Do Grego – skopéo – olhar atentamente, examinar, observar O Surgimento da Palavra Telescópio Em 14 de Abril de 1611, Galileu é convidado para um Banquete em honra ao Príncipe Frederico Cesi, fundador e presidente da Academia do Liceu. Os convidados chegaram logo antes do pôr do Sol e olharam através do perspicillium de Galileu através de um vão. Após o jantar os presentes observaram Júpiter e seus corpos companheiros . Mais tarde Galileu desmonta o perpicillium para que os convidados vejam as duas lentes que compõem o instrumento. Provavelmente nesse banquete tenha sido sugerida a palavra telescópio se não inventada por Johann Demisiani da Cefalônia (uma ilha na Grécia), um poeta ao invés de um cientista que estava presente no jantar. O termo telescópio por escrito aparece pela primeira vez na obra Lunar Phenomena de Julius Caesar Lagalla em 1612 na qual ele atribui a introdução da palavra por Demisiani. Referência King, Henry C. The History of the Telescope, Dover Publishing Inc., New York, p.38

16 Funcionamento do Telescópio
A explicação de Galileu O funcionamento do Olho O Funcionamento do Telescópio. Proposta de Galileu Galileu: No texto do Sidereus Nuncius Galileu afirma que melhorou o funcionamento do telescópio com seus conhecimentos de óptica. Mas os caminhos do raios de luz através das lentes ele demonstra um conhecimento empírico de como o seu perspicillum funciona. O Funcionamento do Olho Num esquema simplificado do olho, nós temos duas lentes que são a córnea e o o cristalino. A luz passa por eles e forma no fundo do olho, a retina a imagem dos objetos. No caso de objetos distantes como uma estrela, nós podemos considerar que os raios de luz que entram no nosso olho são paralelos entre si e são focalizados sobre a retina. Essa é uma propriedade das lentes convergentes, raios que chegam paralelos são focalizados sobre o plano de focalização da lente, esse plano contém o ponto focal da lente convergente. Para objetos distantes, o telescópio tem que formar raios paralelos na sua saída só que com uma inclinação maior que a observada a vista desarmada. A combinação adequada de uma lente convergente com uma lente divergente produz tal efeito. O instrumento produz um feixe de raios paralelos de saída com uma inclinação maior que o feixe paralelo que entra pela objetiva. Com o olho colocado logo após a lente divergente, nós temos a impressão visual que o objeto a vista desarmada está com uma ampliação maior. Créditos A Explicação de Galileu 2_2_4_800.jpg GALILEO GALILEI, Sidereus nuncius, Venice, 1610 Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze, Pal. 1200/23 Facsimile No texto do Sidereus Nuncius Galileu afirma que melhorou o funcionamento do telescópio com seus conhecimentos de óptica. Mas os caminhos do raios de luz através das lentes demonstra um conhecimento empírico de como o seu perspicillum funciona. O funcionamento do Olho eye-schema.gif Crédito da imagem adaptada foi perdido. Raios de Luz através do telescópio Adaptação do autor para compor o telescópio do anos de 1608 a 1611 Raios de luz através do telescópio

17 a pupila tem um diâmetro de cerca de 7mm
este diâmetro define a área coletora de luz do olho humano com os telescópios, podemos aumentar esta área e o limite é dado pela tecnologia

18 Tipos de telescópios

19 Os telescópios podem ser:
refratores refletores catadióptricos

20 Refratores (também conhecidos como lunetas)

21 Como funciona um refrator
Crédito da imagem:

22 Telescópio de Galileu Crédito da imagem:

23 galileoscópio Crédito da imagem:

24 Desvantagens dos refratores
aberração cromática para grandes diâmetros a construção é difícil

25 Aberração cromática Créditos das imagens: imagem superior: imagem inferior:

26 Refletores

27 Como funciona um refletor
Crédito da imagem:

28 Newtoniano Crédito da imagem:

29 O telescópio de Newton Crédito da imagem:

30 Newtoniano moderno Crédito da imagem:

31 Cassegrain Crédito da imagem:

32 Catadióptricos

33 Schmidt Crédito da imagem:

34 Maksutov Crédito da imagem:

35 Os maiores telescópios da atualidade

36 O maior refrator, ainda em operação

37 Refrator de Yerkes Crédito da imagem: observatório de Yerkes

38 Os maiores telescópios do mundo (refletores)

39 Large Binocular Telescope (LBT)
Diâmetro efetivo de 11,9 m Dois espelhos de 8,4 m Localização: E.U.A. Participantes: E.U.A., Itália e Alemanha Crédito das imagens: (domo fechado) ; (domo aberto)

40 Gran Telescopio Canarias (GTC)
Diâmetro: 10,4 m Localização: Ilhas Canárias (Espanha) Participantes: Espanha, México e E.U.A. Crédito da imagem:

41 Keck 1 e 2 Diâmetro: 10 m Localização: Havaí (E.U.A.)
Participantes: E.U.A. Crédito da imagem:

42 Algumas grandezas físicas envolvidas

43 Grandezas importantes relacionadas com telescópios:
distância focal abertura aumento poder separador magnitude limite razão de luminosidade

44 Grandezas importantes Telescópio Refrator Grubb 204/3000
Crédito da Imagem: Crédito da Imagem:

45 distância focal, F Distância da lente (ou espelho) até o foco (ponto onde os raios paralelos ao eixo óptico convergem) F Refrator Grubb; F= 3 000mm

46 Abertura, #f Razão (divisão) entre a distância focal da objetiva e do diâmetro da objetiva d #f F _ = Refrator Grubb; #f = 14.7

47 aumento, A Razão (divisão) entre a distância focal da objetiva e distância focal da ocular (lente de olho) f A F _ = Refrator Grubb; f = 40mm ; A = 75X f = 25mm ; A = 120X f = 16mm ; A = 187.5X f = 10mm ; A = 300X

48 Aumento máximo útil 2x o diâmetro do telescópio em mm
Um telescópio de 60 mm: 120x Um telescópio de 110 mm: 220x Um telescópio de 250 mm: 500x Refrator Grubb de 204 mm: 404x

49 120 __ P = D poder separador, P
Mede a capacidade do telescópio de podermos ver a menor separação angular entre dois pontos 120 __ P = D P em segundos de arco (”) D é o diâmetro em milímetros (mm) Refrator Grubb; P = 0,6” Crédito da imagem:

50 Refrator Grubb; D=204mm m lim = 13.6
Magnitude limite, mlim Mede magnitude da estrela de menor brilho que pode ser vista ao telescópio mlim 7,1 + 5.log D = D é o diâmetro em centímetros (cm) Refrator Grubb; D=204mm m lim = 13.6 Crédito da imagem:

51 Razão de Luminosidade (“LGP”)
Mede a razão de luz coletada pela objetiva do telescópio comparada com o olho humano ou com outro instrumento. LGP (D1/D2)2 = D1 = 204 mm D2= 7mm D é o diâmetro das objetivas a comparar Refrator Grubb; LGP = 849 Ref.:

52 “Praticando”... Crédito : Universidade de Nebraska

53 O European Extremely Large Telescope (ELT) é o mais ambicioso dos projetos de nova geração. Deverá ficar pronto em Com 39,3 metos de diâmetro com 798 segmentos e um custo de 1,5 bilhões de Euros. Sobre o EELT:

54 Observatório Cero Amazonas em Antofogasta no Chile (2024)
EELT Observatório Cero Amazonas em Antofogasta no Chile (2024)

55 Na Próxima década esta revolução nos instrumentos propiciará grandes descobertas, estes telescópios serão capazes de procurar por pequenos planetas rochosos orbitando estrelas. E pela primeira vez investigar com boa chance de sucesso a vida em outros planetas. Aguardem!!